电化学技术在环保领域的应用(2)

2.1.2 电化学氧化法

该法不仅适用于处理高浓度废水,对低浓度废水同样可行。近年来通过改进电极结构,可以提化工环保污染物的去除效果,并降低电能耗。废水处理中电化学氧化法研究最多的还是对有机物的氧化,主要集中在对难生物降解物质的处理,如染料、酚以及造纸等多种生产废水中的有机物。电化学氧化法处理有机污染物主要的原理是:有机物的某些官能团具有电化学活性,通过电场的强制作用,官能团结构发生变化,从而改变了有机物的化学性质,使其毒性减弱以至消失,增强了生物可降解性。若是利用电极强化分解作用,再辅以其它次生氧化反应,可使有机物完全矿化。利用电化学方法,可使有机污染物在电极上发生直接电化学反应,转化为无害物质,例如对酚类、含氮有机染料、腈化物等的处理;或发生间接电化学反应,利用电极反应产生强氧化作用的中间物质,将有机污染物氧化,最终降解。 电化学方法处理有机污染废水的过程与电极材料、电极表面结构及负荷情况、电解质溶液组成以及 浓度等因素相关[4] 。在有机物的电氧化过程中,限速步骤一般为电极表面的电子转移步骤,因此寻找具有高效催化性能的电极材料尤为重要。不同的电极材料具有不同的特殊催化特性,可以发生不同的反应及产生不同的氧化中间物质,因此电极材料的开发是电化学方法处理有机污染废水技术的关键。在电极表面涂覆一层具有催化性能的膜是一种新方法,它是该领域的未来发展方向。 采用电化学法氧化无机含氮化合物也较有效,最后以N2形式释放。此外,电化学氧化法也可用于废水的杀菌消毒。在电场作用下,细菌吸附在电极表面被强制放电,细胞结构被破坏,从而被杀灭。电极表面产生的氧化剂如ClO- 也可杀灭细菌。

2.1.3 电沉积法

采用电沉积法处理低浓度金属离子废水,是近年来一个十分活跃的研究领域。该法处理金属离子 废水的优势在于能回收金属,且无二次污染。当金属离子浓度偏低时,其处理效率取决于被去除金属离子的传质速率、电极的有效面积及副反应的发生。这就需要高效传质反应器,否则电沉积法就会失去竞争力 [7] 。目前该法处理含金属离子废水的技术 核心是新型电极结构电解槽的设计。针对不同污染 物和不同生产状况,可采用不同的电解槽进行处理,如采用旋转圆筒二维电极去除Fe3+ ,Cu2+ ,Cr6+ ,Ag2+ ,Ni2+ 等金属离子、采用低孔隙率填充床三维电 极去除Cu2+,Zn2+,Ag+ 等金属离子。2.1.4 内电解法 该技术能“以废治废”,不消耗能源,能去除废 水中多种污染成分和色度,还能提高难降解物的可生化性。内电解柱内的填料一般为废铁屑和活性炭 (或石墨),再辅以疏松剂。其处理原理是:Fe2+具有较强的还原作用,可使废水中某些氧化组分还原;Fe(OH)2具有絮凝作用;活性炭具有吸附作用,可吸附有机物及微生物;铁-碳构成的原电池产生微弱的电流,对微生物的生长和代谢有刺激作用。众多因素的综合作用使污染物得以去除。其缺点是反应速度比较慢,反应器易阻塞,处理高浓度废水比较困难。该法经常作为预处理方法与其它处理方法如混凝法、生化法相结合,可提高废水的可生化性,为进一步处理创造有利条件[5] 。

内电解法运用得比较成功的实例是上海大学在某腈纶厂聚合废水处理中采用的内电解技术。但该技术虽已工业化应用多年,仍存在以下弊端:一是由于在反应过程中有铁损耗,需不断地补充铁屑;二是反应前后调节废水pH需要消耗大量的酸和碱。大连理工大学在这方面开展了长期深入的研究,他们开发的专利技术“连续吸附—电解再生污水处理设备”,在原有基础上有了较大进展,取代了铁屑材料,其应用对象也十分广泛。该技术可用于高浓度预处理及低浓度深度处理各类工业废水、生活污水及给水[8] 。

2.1.5 电化学技术与其它技术相结合

目前的另一研究趋势是将电化学技术与其它处理工艺结合起来,以达到优势互补的目的。例如铁-碳微电解—高效复合微生物法处理高浓度化工有机废水 [9],可有效地提高化工有机废水的可生化 性,有效地去除COD和氨氮,使其达到国家排放标准。

2.2 废气处理

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